CN116096309A - 腔内机器人（elr）系统和方法 - Google Patents

腔内机器人（elr）系统和方法 Download PDF

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Abstract

腔内机器人系统和对应方法包括用于可视化、导航、压力感测、平台兼容性和用户界面的子系统。该用户界面可以由控制台、触觉、图像融合、语音控制、远程支持和多系统控制中的一者或多者来实施。

Description

腔内机器人(ELR)系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年8月8日提交的美国专利申请号17/396,759的优先权，该申请要求2020年8月13日提交的美国临时申请号63/064,938的申请日的权益。
技术领域
该技术总体上涉及腔内机器人(ELR)系统，该腔内机器人系统包括用于可视化、导航、压力感测、平台兼容性以及用户界面的子系统，这些子系统可以由控制台、触觉、图像融合、语音控制、远程支持以及多系统控制中的一者或多者来实施。
背景技术
诸如内窥镜检查(例如，支气管镜检查)的医疗手术涉及进入并可视化患者的内腔网络的内腔(例如，气道)的内部。在手术期间，可以将内窥镜插入到患者体内。可使另一工具或器械穿过内窥镜到达目标组织。在此类手术期间，医师和/或计算机系统导航医疗工具或器械通过患者的内腔网络，以便诊断和治疗目标组织。医疗机器人系统可用于插入和/或操纵内窥镜和工具或器械。通过机器人启用的医疗系统可用于执行多种医疗手术，包括微创手术(诸如腹腔镜手术)和无创手术(诸如内窥镜手术)两者。在内窥镜手术中，通过机器人启用的医疗系统可用于执行支气管镜检查、输尿管镜检查、肠胃病学等。
发明内容
本公开的技术总体上涉及腔内机器人系统和方法。
在一个方面，本公开提供了一种用于执行缝合手术的腔内机器人系统。该腔内机器人系统包括至少一个机器人臂和可移除地联接到该机器人臂的内窥镜工具。该内窥镜工具包括联接到该内窥镜工具的远侧端部部分的成像装置。该腔内机器人系统还包括可移除地联接到至少一个机器人臂的针驱动器工具和可移除地联接到该至少一个机器人臂的抓取工具。该腔内机器人系统还包括处理器和其上存储有指令的存储器，该指令在由该处理器执行时致使该处理器进行以下操作：从成像装置接收图像；在所接收的图像上覆盖缝合针路径；以及控制该至少一个机器人臂以基于该覆盖的缝合针路径操作该针驱动器工具来驱动缝合针。
该腔内机器人系统可包括联接到抓取工具的力传感器。该指令在由处理器执行时可致使处理器基于从力传感器输出的力测量数据来确定由抓取工具施加到组织的力，并且响应于确定施加到组织的力大于预定力而生成警报。该力传感器可包括分布成阵列的力传感器。该指令在由处理器执行时可致使处理器进行以下操作：基于利用基于机器学习的算法处理从力传感器输出的力测量数据来确定组织类型；接收抓取工具类型信息；以及基于组织类型和抓取工具类型信息来确定预定力。该指令在由处理器执行时可致使处理器进行以下操作：确定组织类型；获取抓取工具类型信息；以及基于组织类型和抓取工具类型来设定抓取工具施加的最大力。
缝合针路径可包括针进入标记或针退出标记中的至少一者。腔内机器人系统可包括：电磁(EM)场生成器，该电磁场生成器被配置为生成EM场；和至少一个EM传感器，该至少一个EM传感器联接到缝合针。该指令在由处理器执行时可致使处理器基于由至少一个EM传感器感测到的EM场来跟踪缝合针的位置。
该指令在由处理器执行时可致使处理器检测缝合针的滑动，并且响应于检测到缝合针的滑动而控制至少一个机器人臂操作内窥镜工具和/或针驱动器工具来考虑检测到的滑动。检测滑动可包括检测缝合针相对于针驱动器工具的移动。该指令在由处理器执行时可致使处理器基于检测到的滑动的位置来调整缝合针路径，并且将调整过的缝合针路径覆盖在所接收的图像上。控制至少一个机器人臂可包括基于覆盖在所接收的图像上的调整过的缝合针路径来控制至少一个机器人臂操作内窥镜工具和针驱动器工具。
腔内机器人系统可包括用户控制器。该指令在由处理器执行时可致使处理器响应于检测到缝合针的滑动而向用户控制器提供触觉反馈。该指令在由处理器执行时可致使处理器响应于检测到缝合针的滑动而在用户控制器中生成振动。腔内机器人系统可包括压力传感器。该指令在由处理器执行时可致使处理器基于从压力传感器输出的测量数据来生成组织张力数据，并且基于该组织张力数据来预测针滑动。
该指令在由处理器执行时可致使处理器进行以下操作：确定缝合针的当前位置和取向；确定缝合针在组织附近；以及响应于确定缝合针在组织附近而基于该缝合针的当前位置和取向将展示该缝合针将在何处退出组织的标记覆盖在所接收的图像上。该指令在由处理器执行时可致使处理器将展示缝合针将在何处退出组织的计划位置的标记覆盖在所接收的图像上。
该指令在由处理器执行时可致使处理器将关键结构显示到所接收的图像上的缝合位置的一侧或后方。该指令在由处理器执行时可致使处理器显示缝合针的进入位置、取向或深度中的至少一者以避免接近关键结构。该指令在由处理器执行时可致使处理器确定对缝合针的移动的组织阻力的量并且显示该组织阻力的量。
在另一方面，本公开提供了一种腔内机器人系统。该腔内机器人系统包括内窥镜工具，该内窥镜工具包括联接到该内窥镜工具的远侧端部部分的成像装置。该腔内机器人系统还包括针驱动器工具。该腔内机器人系统还包括处理器和其上存储有指令的存储器，该指令在由处理器执行时致使处理器进行以下操作：从成像装置接收图像；将缝合针路径覆盖在所接收的图像上；以及基于覆盖在所接收的图像上的缝合针路径来控制针驱动器工具驱动缝合针。
在另一方面，本公开提供一种方法。该方法包括：从设置在内窥镜工具上的相机接收图像；将缝合针路径覆盖在所接收的图像上；以及基于覆盖在所接收的图像上的缝合针路径来控制机器人操作针驱动器工具以驱动缝合针。该方法还包括：检测缝合针的滑动；基于检测到的滑动来调整缝合针路径；以及将调整过的缝合针路径覆盖在所接收的图像上；以及基于覆盖在所接收的图像上的调整过的缝合针路径来控制机器人操作驱动器工具。
附图说明
图1是绘示包括医疗工具“棚屋”的ELR系统的示例的图。
图2是绘示外科医生控制台中的3D管的示意图。
图3是可变焦距相机的透视图，其绘示可结合到本公开的ELR系统中的相机的示例。
图4是包括多个图像的视图，其绘示用于获得白光图像的探头和覆盖在超声图像上的白光图像。
图5A至图5C是绘示使用吲哚菁绿(ICG)标记的近红外(NIR)成像的多个图像。
图6是用于将组织保持在适当位置同时对该组织进行操作的ELR子系统的透视图。
图7是绘示机器人外科手术系统的框图。
图8是绘示用于控制图7的机器人外科手术系统的机器人外科手术控制系统的系统框图。
图9是与图7的机器人外科手术系统一起使用的导管组件的远侧部分的透视图。
图10是绘示执行腔内机器人缝合手术的方法的流程图。
具体实施方式
对于ELR系统，设备的放置、定位和/或结构支撑可具有挑战性。手术台呈现出通过添加的功能性来促进ELR手术的机会。本公开的系统和方法可以结合手术台(OR)台相关的增强，其中OR台是机器人的一部分。例如，机器人臂和包括工具的器械可以是固定的，并且吊杆支架可以离开该台。在各方面，可将C型臂集成到OR台中。在各方面，OR台可包括用于使各种技术进入或离开工作区域的摆臂。这可以允许OR人员在手术期间在需要时靠近患者。可以临时地将机器人臂定位成不碍事，而不是将机器人臂解除对接以接近患者。这些特征可以向外科医生、职员、中央处理和医院提供额外的益处，因为这些特征可以节省时间、改善工序流程并且使得在OR中工作更容易。
在各方面，如图1中绘示，机器人臂和器械可藏在台下方而不碍事。当需要时，还可以摆出机器人臂和器械。如果不使用机器人臂和器械，则可将机器人臂和器械储存在此位置以腾出OR中的空间。在各方面，OR台可包括集成的高压灭菌器或清洁溶液系统。机器人臂和/或器械可在手术之后返回到台下的“棚屋”，并且例如以类似于洗车的方式经历高压灭菌过程或清洁溶液喷洒系统以对器械和/或机器人臂进行清洁或消毒。
在各方面，OR台可实现工具在无菌区中的自动附接。OR台可包括具有工具的单独的“棚屋”，该“棚屋”可以在外科手术区域旁边(例如，在台下方)，在该外科手术区域中，机器人臂可以后退以便更改器械。这可以通过在病例或手术之前贮存某些器械并将它们的位置登记在“棚屋”中来完成。在手术期间，外科医生然后可以选择不同的器械，并且机器人臂可以自动地移除旧器械并且附接新的期望的器械。
本公开的系统和方法可以结合自动导航。使用器械的仔细的手动导航可能是耗时的，并且如果外科医生没有作出正确的操作，则会给患者带来固有的风险。这在ELR系统将器械导航通过的小管解剖结构内尤其具有挑战性。自动导航特征可以允许更容易地使用ELR系统，可以提供让患者更安全的增强的功能性，或者可以节省OR时间。
本公开的ELR系统和方法可实现自动导管前移、制动或回撤。ELR系统可以将位置信息存储在存储器中以用于重新进行运动。这可以通过将位置和运动信息存储在系统存储器中来完成。这允许“撤销按钮”或者回撤到存储在系统存储器中的特定区域，而不必进行手动控制。
ELR系统可以使用计算机断层摄影(CT)扫描来用于导航功能性。ELR系统可以使用对患者解剖结构的CT扫描来自动地将工具、治疗、药物等递送到所关注的特定部位。
ELR系统可以提供图像稳定性，使得ELR系统可以锁定到目标上。例如，ELR系统可以补偿组织运动或器械运动。
ELR系统可提供与对在视线外或去往视线外的器械的控制相关的特征。例如，当器械在视线外或去往视线外时，ELR系统可将器械锁定在适当位置，或者如果器械正在移动，则当器械不在视野内时发出警报。
ELR系统可包括用于非虚拟现实(VR)或非增强现实(AR)实现方式的对外科医生控制台的改进。在各方面，外科医生控制台可位于旋转件(例如，360度旋转件)上，该旋转件可依据手术或外科医生或其他临床医生所期望的位置而围绕患者旋转。ELR系统可包括头部传感器，使得屏幕相对于头部传感器的位置自动移动。
ELR系统和方法可以结合多种控制特征中的一者或多者。控制特征可包括将图像(例如，内窥镜视野的图像)映射到外科医生控制台中的物理三维(3D)管上，以允许外科医生触摸外科医生控制台来控制特定位置。具体地，如图2中绘示，外科医生控制台可以是外科医生站立在其中的3D管。作为在2D屏幕上显示图像的替代，图像被映射在3D管的内部。该映射可以涉及放大图像，使得外科医生感觉好像外科医生物理地位于图像中的管状结构内。3D管的内表面可以是触摸屏，使得外科医生能够控制相机、工具或触摸屏上的虚拟标记的关注点的运动。外科医生可以绘制虚拟边界或用能量标记边界。
控制特征可包括用于更直观的界面的鼠标或触控板。控制特征可允许类似于在常规的膝上型计算机中具有的捏合和缩放手势，允许左击或右击进行选择，和/或提供下拉菜单特征。控制特征可以允许临床医生将光纤元件移动得更靠近目标以提供光学变焦功能性，或者裁剪并放大图像以提供数字变焦功能性。ELR系统可包括触控板以控制ELR系统的特征。例如，触控板可用于手动控制。
本公开的ELR系统和方法可以使用虚拟现实(VR)和增强现实(AR)系统来改进外科医生控制台以用于腔内机器人手术。ELR系统可包括VR头盔，音频和视觉功能性与便携式控制站一起内置于该VR头盔中。该VR头盔可包括用于更直观的控制和更多的可视化或控制选项的麦克风。例如，佩戴VR头盔的临床医生可向VR头盔说话以控制ELR系统的一个或多个特征、功能或子系统。
ELR系统可以提供语音激活动作。该语音激活动作可包括由Siri、Alexa或Google家庭提供的特征或功能性。ELR系统可以提供用于与队友交谈的信道。该信道可以特定于所关注的人员。该语音激活动作可以响应于关键词，例如“开始”和“停止”。而且，关键词可以特定于特定器械，例如“Alexa，移动相机”。
ELR系统可以经由例如身体套装或特定身体部位控制来提供身体运动检测。可存在传感器交互，例如，外科医生的手指上的环需要在特定位置以使得能够接近或使用ELR系统的特征。运动的速度可以添加额外的控制，例如挥动iPhone以删除信息。
VR或AR系统可用于引导特定图像整合或引导在屏幕上展示哪些图像。VR或AR系统可以监测眼睛运动以寻找安全或附加命令。VR或AR系统可监测眼睛运动以自动显示给定区域的选项。
VR或AR系统可以提供方向性声音作为警报。VR或AR系统可以提供来自不同位置的音调以表达不同的警报。例如，高套管针扭矩警报可以是来自临床医生后面的特定音调。VR或AR系统可基于相机运动或器械运动来提供接近标记警报。
VR或AR系统可以执行外科医生监测。例如，VR或AR系统可以监测外科医生的清醒度、心率、疲劳度、眨眼率或姿势，并且基于该监测在需要时警告外科医生。VR或AR系统可监测并提供与人体工程学或姿势矫正相关的特征或功能。
ELR可视化特征可包括缩放功能性以改善白光图像质量和有用性。可以以期望的放大率(例如，10X)映射管状图像，以供外科医生选择性地具有精细解剖控制。可以将导管轴向移动得更靠近或更远离病变，以相应地放大更靠近或具有更宽的视野。ELR系统可以使用无透镜相机系统或可变焦距相机系统，如图3中绘示。相机系统可使用可由软材料制成的超声变形透镜。
本公开的ELR系统和方法可以结合各种组织感测或触觉特征。在各方面，可基于氧饱和度测量来确定血液灌注或组织类型。可以使用光学或物理传感器来检测运动(例如，输尿管蠕动、动脉脉动)。
ELR系统和方法可以测量压缩或张力组织点。压缩或张力组织点的移动性展示组织弹性。组织的压缩或张力可以使用压力传感器或应变计来测量。所测得的组织压缩或张力可用于计算缝合线压力、诸如宫颈或肠的结构的狭窄的扩张、组织灌流，或在抓取、钉住或密封时组织上的拉伸负荷。所测得的组织压缩或张力可用于计算抓取力。在抓取力太高时，ELR系统可以向外科医生传输警报。压力传感器可以是沿周向布置的压力传感器的阵列。可替代地，可以使用单个压力传感器。可使用测压气囊来扩张组织或内腔以感测组织张力和/或诸如在蠕动时的组织的移动。在越过阈值组织压缩、张力或移动时，ELR系统可以向外科医生发出振动警报。
ELR系统和方法可包括对组织的阻抗监测(例如，腹膜后的结构、密度或纤维变性组织尺度)。ELR系统可包括套索，该套索可包括沿周向间隔的电极，以测量沿着壁的组织阻抗，从而理解组织性质，例如组织类型、密度、纤维变性性质或存在的周围组织的量。
ELR系统和方法的组织感测或触觉特征可以基于力或振动。组织感测特征可包括抓持器力传感器以检测组织的脆弱性。振动可警告外科医生抓取的强度(即，对于强度而言，软对硬)。例如，当外科医生的抓取太硬时，振动可以警告外科医生。临床医生可以选择组织类型，并且ELR系统可以基于所选择的组织类型和器械类型来设定要使用的最大夹持强度。ELR系统可以通过读取联接到器械的射频识别(RFID)标签来确定器械的类型。ELR系统可以使用基于机器学习的算法来确定组织类型。可以基于器械类型来设定警报或警告。压力传感器可以沿着导管的长度设置或者集成到器械或相机中。压力传感器可用于监测扩张，这可驱动宫颈的递增扩张尺寸或肠的狭窄的扩张。压力传感器可用于确定当在组织上拉动时的拉伸载荷，例如，端到端结肠直肠吻合(EEA)或输尿管再附接。压力传感器可用于测量缝合线压力。
ELR系统可以基于与对象的接近度来发起振动警报。工具或器械可包括用于检测传感器与3D空间中的位置的接近度的传感器。可手动地标记3D空间中的位置以供将来检测与3D空间中的该位置的接近度。ELR系统可以使用分布式压力传感器，诸如压力传感器的密集阵列(例如，16乘32)。可以将分布式压力传感器压靠组织以定位硬组织或脉动流。可以使用图像处理或机器学习来检测事物。
ELR系统可以集成不同的成像模态以提供有用的实时成像来辅助外科医生。ELR方法可包括使用超声(US)数据、CT数据、MRI数据或使用内腔内的刚度数据探头来执行弹性成像以了解沿着壁的组织特性。ELR系统和方法可以例如通过将一个图像覆盖在另一个图像上来显示白光图像和CT图像两者。为了提高非白光图像质量或有用性，近红外(NIR)图像或超声(US)图像可以与白光图像重叠或显示，如图4中绘示。这可以扩展到术前或围术期成像，包括例如CT、MRI、US、弹性成像、X射线、激光编码或高光谱成像。内腔或内腔内的气囊可填充有盐溶液、空气、造影剂、染料或适合于增强成像模态的结果的任何流体。流体、盐溶液、空气和塞子或气囊可用于扩张组织以便改善内腔内的US可见性。可将造影材料或染料(例如，亚甲蓝、吲哚菁绿(ICG))或气体(诸如氙气)输注或注射到腔内的组织或流体中。
ELR系统和方法可以使用激光编码或激光光谱成像来用于白光成像，因为它更小并且提供高可视深度。ELR系统可包括X射线探头或胶囊。例如，X射线探头可包括在探头的顶端上的源和接收器，并且可以使用反射率来执行成像。ELR系统可以在不接触且不使用光声效应的情况下使用激光驱动的超声(US)。ELR系统可以被配置为执行高光谱成像。ELR系统可以从白光成像获得颜色梯度信息，并且以类似于护士在进行静脉内(IV)连接之前如何检查静脉的方式将颜色梯度信息转换成深度感知信息。
腔内缝合可以是具有挑战性的并且可能具有相关联的风险。本公开的ELR系统和方法通过投影针路径并且在存在针滑动时通过触觉反馈警告外科医生来解决这些潜在的挑战和风险。ELR系统和方法可投影针路径以辅助外科医生例如操纵针或执行缝合。可投影针进入点或退出点以引导外科医生在手术期间(例如，当抓取组织时)随着组织移动进行调整。例如，当缝合时，针投影可将针的位置引导至期望的位置。可使用电磁(EM)跟踪以类似于导管导航的方式实时地跟踪针。
在各方面，ELR系统和方法可以实时地考虑针滑动并且可以相应地调整针轨迹。针在驱动器工具中的位置和取向确定针将在何处穿过患者解剖结构。瞄准较差的缝合针可能无法产生有效的缝合线，并且可能穿过关键结构，或者将不应被圈套的物体圈套进缝合线中，从而可能导致未来的患者并发症。本公开的ELR方法可包括缝合针和驱动器工具的3D成像，这简化和/或提供用于滑动检测的额外方法。可以使用一个或多个成像装置(例如，白光相机)和图像处理软件来执行对针滑动的光学检测。图像处理软件的目标是检测缝合针或驱动器工具的独立运动。当没有滑动发生时，预期缝合针和驱动器工具作为一个单元移动。另外，缝合针和驱动器工具应当以相同的角运动移动。使用具有对象识别的图像处理软件，诸如卷积神经网络(CNN)，可以在视频的每个帧中检测驱动器工具和缝合针。选择工具和针上用于运动测量的点。当没有发生滑动时，所有点应当以相同的方向和速度移动。
提供额外的相机允许增加滑动的细节和检测。可通过成像、机器学习或其他合适的组织感测技术获得的组织张力数据可用于预测、警报和/或补偿针滑动。ELR系统可以响应于检测到的针滑动而提供触觉反馈，例如阻力，以将外科医生引导到期望的路径，但是仍然允许外科医生具有控制权。ELR系统可在检测到针滑动时提供振动。
腔内手术中的可视化和跟踪可以是一个挑战。本公开的ELR系统和方法可以使用吲哚菁绿(ICG)来用于高清晰度成像以改善可视化和跟踪。根据本公开的方面，利用诸如ICG的标记(如图5A至图5C中绘示)或诸如Surgilab标记的癌症检测标记的近红外(NIR)成像连同白光成像一起可用于指导ELR手术。还可使用电磁跟踪来更好地指导腔内手术。本公开的ELR系统和方法可以使用NIR成像连同ELR中的白光成像以进行以下操作：跟踪血液流动的方向，组合ELR导管的腹腔镜和腔内跟踪，执行基于芯片的NIR来用于使用诸如Surgilab分子(TR)的标记的癌症检测。
本公开的ELR系统和方法可以结合包括电磁(EM)跟踪和缩回的ELR导管导航。导管导航可包括相对于特定点(例如，导管上的跟踪器)对器械的3D跟踪。可使用电磁感测来跟踪ELR导管或器械顶端路径。电磁感测可以由子系统执行，该子系统使用具有在不同位置处的发射器和设置在ELR导管或器械的顶端处的接收器或传感器的盖布或薄片。基于由传感器接收的信号，可以依据患者的床来跟踪ELR导管或器械的顶端。
使用关于路径的信息并且任选地使用具有或不具有机器学习的术前或围术期成像，ELR系统可以预测并自动向前驱动导管或向后收回ELR导管或器械。ELR控制可以类似于典型汽车中的油门踏板、制动踏板或倒档齿轮特征。
解剖部分可以用临时金属夹来标记以用于跟踪功能，例如用于跟踪输尿管中的导管。可通过合适的传感器检测特定距离或边界。ELR系统可在机器人臂或器械位于与关键结构相关联的标记附近时发出警报。
本公开的ELR系统和方法可以使用瞬态图像或视频来重建解剖结构的3D图像或模型。来自一个或多个成像模态的成像可用于重建3D解剖结构并跟踪ELR导管或器械，以帮助外科医生可视化实时导航。可以拍摄虚拟结肠镜检查或支气管镜检查图像，并且可以使用计算机视觉来重建解剖结构(例如，器官)的3D模型。重建的3D模型可以与临床医生在相机中看到的内容相符。重建的3D模型可以随着手术进行而更新。在各方面，CT或荧光检查成像可用于3D重建以查看ELR导管、工具或器械位于何处和/或作为实时引导的覆盖。
ELR系统和方法可以使用拼接在一起的多个相机视图以给出更多种类的视图。
本公开的ELR系统和方法可以在各种位置处结合各种类型的相机的可视化特征和功能以改善白光图像质量或有用性。可以将相机放置在ELR导管或器械的前方顶端、侧面和/或面向ELR导管或器械的面的背面以捕获更多视图。可以重建视图以取得更好的视野或取得具有深度感知的3D地图。可以将相机附接在导管或器械顶端上。相机可以是弹出式的或位于导管或器械的侧面上。相机可以由顶端芯片(chip-on-tip)实施，该顶端芯片可以结合近红外(NIR)成像能力；光纤部件，或适于放置在导管或器械顶端上的任何其他透镜系统。可使用微机电系统(MEMS)技术将多个镜头构建到ELR系统中，可以开启或关闭该多个镜头以取得不同的视野。
ELR系统可包括胶囊内视镜装置，例如，PillCam，其分别使用前方相机和后方相机来向前看和向后看。该两个相机可以提供病理学的近侧和远侧视图。这可以用于病理学的逆行切除。可替代地，前向相机和后向相机可以联接到内窥镜或导管以获得包括前后视图的图像。可以在术前腔内检查期间获得包括两个相机视图的图像。然后，可以在稍后时间(例如，在手术中)获得包括该两个相机视图的图像，并且将该图像与包括术前腔内检查的两个相机视图的图像进行比较。在一个方面，可将两个术中相机视图的图像分别覆盖在两个术前相机视图上，并且在显示器上显示给用户。
在各方面，可以使用来自胶囊内视镜装置的图像来重建3D模型。可以识别界标，并且可以执行逐帧拼接。该拼接可包括在胶囊内视镜装置经过时将由光学传感器捕获的渐进视图一起拼接为解剖结构的连续视图。
在手术期间，可将磁体放置在患者体外以沿着解剖壁(例如，腹壁)固定相机或LED。LED可以具有不同的波长以提供可区分的可见性。
相机可以提供具有衔接的正交侧视图。在各方面，可使用联接到内窥镜的两个成像装置(例如，相机)映射更宽的视野。例如，成像装置中的一个成像装置可联接到内窥镜的侧面。可呈现2D视图、3D视图或某一其他调适。ELR系统和方法可包括像Google街道视图一样的特征。
ELR系统可包括不同的导管。该不同的导管可包括用于白光的导管和用于相机的导管。可将相机放置在例如多铰接系统中的每个器械上。灯的结构、飞行时间和立体视图可用于3D映射。
ELR系统可结合显微内镜。这可以用于活检。例如，显微内镜的全部或一部分可以插入或以其他方式结合到活检针中。
ELR系统可包括多个相机，该多个相机分割连接到远侧端部部分处的不同传感器的共用光纤通道。
在各方面，可使用抽吸来拉动组织或提供组织张力。抽吸可以将组织抽吸到ELR系统中以隔离所关注的组织或器官。此特征可以与显微内镜结合使用。ELR系统可包括抽吸通道，该抽吸通道在使用其他臂(在用于大口径应用的多臂铰接ELR系统中)执行任务(诸如缝合)之前将组织抽吸到顶端中。
本公开的ELR系统和方法可以使用例如气压或吹气来稳定相机、可见性和/或器械。局部压力可以使导管更容易地前移通过内腔。ELR系统可包括气囊导管，该气囊导管使用气囊来移动或铰接导管。近侧气囊和远侧气囊可用于伸展开组织区域。该ELR系统和方法可以在近侧气囊与远侧气囊之间吹气以打开内腔。
导管的远侧顶端可不一定用于提供稳定。一个或多个器械可以在更近侧位置处从导管的侧面出来，并且在此配置中可以提供稳定。在导管或器械开口的近侧和/或远侧的气囊可用于提供稳定。ELR系统和方法可以提供图像稳定功能性。ELR导管或器械顶端的振动可以通过压电传感器或通过图像移动检测来感测。可以通过向ELR导管或器械顶端添加机械阻尼器或通过诸如平滑的视频处理来补偿图像移动。ELR系统可以提供将相机或器械锁定在期望位置处的能力。这尤其可应用于在视野之外的导管或器械。如果相机或器械被迫移动，则ELR系统可以向外科医生发出警报。
ELR系统可包括镍钛诺(或可基于电磁场或热场改变性质的其他记忆活性材料)框架，其具有倒钩状固定件(例如，倒钩支架状固定件)以从工作通道出来，以在组织被切除或对组织操作时保持组织张紧，如图6中绘示。ELR系统可包括加固内窥镜，该加固内窥镜可由将部件拉在一起的拉线系统实施。该加固内窥镜可使用随不同电场或热场变化的材料(例如，在存在磁场、电场或热场时变化的记忆活性材料)。该加固内窥镜可使用橡胶软管状设计，该橡胶软管状设计在填充有流体(例如，盐溶液)时变硬。一旦内窥镜到达目标解剖结构，就可以填充ELR通道，使得内窥镜可以变硬以提供更好的稳定。当流体离开ELR通道时，内窥镜可以缩回。ELR系统和方法可在体外使用磁体来稳定和/或驱动ELR导管或器械的远侧顶端。ELR系统可包括卷起套管以沿着内腔打开或前移(类似于水管玩具、蛇或扭动水蛇(water wigglies))以卷起向前驱动导管。这也可以提供稳定。
ELR系统和方法可包括测压法或气囊导管。可以使用具有生理盐水的气囊导管来取得压力映射。测压法可用于检测蠕动。当检测到蠕动时，可以暂停手术，直到波已经通过。测压法可用于检测狭窄或扩张。气囊导管可用于打开内腔。测压法可用于检查缝合线缺陷。可以沿着内窥镜的长度执行测压法。这可用于帮助导航。
本公开的ELR系统和方法可以提供平台兼容性。ELR系统可与机器人辅助外科手术(RAS)系统整合。ELR系统可以使用RAS系统设计和部件，除了去往套管针保持器的位置的单端口(多臂多铰接)系统之外。
在各方面，ELR系统和方法可用于组合式内窥镜腹腔镜外科手术(CELS)应用中。组合式腔内机器人方法允许使用腔内和通用外科手术机器人。使用ELR和RAS系统跟踪所有器械所处的位置可导致关键的外科手术步骤。
组合式ELR和RAS系统可以允许在腹腔镜视图与内窥镜视图之间切换。换句话说，组合式ELR和RAS方法可以允许在ELR与RAS之间切换视图。可以例如经由普通外科医生控制台处的拨动开关手动地改变视图，或者例如经由跟踪手术中的阶段并且基于该手术中的该阶段自动地改变视图来自动地改变视图。例如，组合式系统可以在缝合手术期间在ELR视图与RAS视图之间切换。在一个具体实施中，当进行从内部到外部的缝合时，可以跟踪针尖并且系统可以基于针尖的位置，例如，基于针尖是在内部还是在外部，来自动地切换视图。在各方面，每当ELR和RAS工具需要交互时，例如，当执行全厚度缝合或向组织施加张力时，可以跟踪工具以执行此功能性。
在CELS手术期间对工具的协调可涉及以下特征。在CELS期间，例如，外科医生团队可以协调使用在视觉辅助的微创外科手术中使用的腹腔镜器械与用于息肉和癌症切除的腔内工具。工具的组合允许外科手术团队更好地识别外科手术部位的位置，同时基于在检查外科手术部位时学习的内容来提供用于继续进行手术的替代选项。例如，外科医生可认识到，由于局部解剖结构，息肉不能够经由结肠镜移除，使得需要腹腔镜来完成手术。
本公开描述了实时地辨识和中继内窥镜与腹腔镜工具之间的位置取向的方法。电导航是用于跟踪身体中的装置的方法，并且是电导航支气管镜检查(ENB)的常规做法。在患者躺在电磁场生成器上时，支气管镜或活检工具可以具有附接到远侧顶端的电磁传感器。对场中的扭曲的检测与传感器在3D空间中的位置相关。通过将此类传感器放置在CELS手术中使用的每个工具上，可以跟踪每个工具的位置取向。利用放置在已知解剖位置的参考传感器或者使用基于已知解剖结构的校准程序，可以参考3D位置并且将该3D位置覆盖在患者的CT或荧光检查图像上以展示与解剖结构的关系。
电导航的一种替代方案是使用无线电信号。在此实施方案中，传感器板被相控阵天线取代，并且每个外科手术装置传感器被低功率发射器取代。每个装置生成唯一编码的信号，该信号专门通过由天线阵列测量相位和角度来定位。可沿轴向分割发射器，使得器械远侧顶端的两个半部产生反相信号，以允许辨识旋转取向。在器械上更近侧的附加发射器将提供对器械角度的辨识。
另一方面是将红外(IR)激光源放置在轴向突出到腔内导管的主体的腔内远侧顶端中。在导管远侧顶端指向期望的外科手术部位的情况下，穿过结肠的IR穿透将足以允许在结肠壁的腹部侧上检测IR光，从而允许具有IR检测的腹腔镜工具识别IR源和在该位置上的‘归属’。这为外科医生提供了定位预期的外科手术部位的方向信息。使用结肠壁中的IR光的扩散模式将允许腹腔镜工具识别与IR束的中心相关的最亮位置。
另外，使用检测腔内导管的远侧顶端相对于患者的取向的方法可告知外科医生外科手术部位相对于患者的位置(例如，其为仰卧或俯卧、左或右)。检测腔内导管的远侧顶端的取向的方法包括使用充分间隔开的两个电磁传感器来提供不同的3D坐标，或者使用惯性测量单元来检测相对于重力的远侧顶端取向。如果腹腔镜工具旋转和角度信息可用，则可在视图中与导航提示一起呈现一个或多个工具。
图7是绘示根据本公开的各方面的机器人外科手术系统700的框图。机器人外科手术系统700包括分别附接到机器人臂基部706和708的第一机器人臂702和第二机器人臂704。第一机器人臂702和第二机器人臂704分别包括第一端部执行器716和第二端部执行器718。端部执行器716、718可包括适合于操作本公开的内窥镜导管和工具的机器人操纵器或夹持器。第一端部执行器716操作一个或多个工具712，包括缝合针驱动器工具、抓取工具和/或柔性内窥镜(未示出)。第二端部执行器718操作护套或导管710，该护套或导管可包括用于接收和引导一个或多个工具712的一个或多个通道。机器人外科手术系统700还可包括电磁(EM)生成器714，该电磁生成器被配置为生成EM场，该EM场由结合到缝合针中或设置在缝合针上的EM传感器感测。另外，或可替代地，EM传感器可以结合到驱动器工具的远侧端部部分中或设置在该远侧端部部分上。EM传感器可输出传感器测量数据，该传感器测量数据可用于确定缝合针的位置和取向。在各方面，EM生成器714可以嵌入手术台715中或可以结合到可以被放置在手术台715与患者711之间的垫中。
可控制第一机器人臂和第二机器人臂702、704以对准端部执行器716和718，使得导管710的近侧端部部分在一个或多个工具712的近侧端部部分的远侧，并且使得一个或多个工具712保持与导管710轴向对准。
在一个方面，第一机器人臂702将导管710插入穿过例如患者711的嘴中的气管导管(未示出)，并且插入到患者711的支气管系统中。然后，第二机器人臂704将一个或多个工具712插入穿过导管110到达患者711的支气管系统内的目标。第一机器人臂和第二机器人臂702、704可以在控制台(未示出)处的外科医生(未示出)的控制下使导管710和一个或多个工具712相对于彼此轴向地移动并且移动进出患者711。
导航阶段可包括将导管710与一个或多个工具712一起前移到患者711体内，并且然后将一个或多个工具712前移超过导管710的远侧端部以到达期望的目的地，诸如目标。可以诸如通过使用穿过导管710的工作通道的引导线来使用其他导航模式。外科医生可以使用视觉引导模态或视觉引导模态的组合来辅助导航以及执行缝合手术，诸如荧光镜检查、视频、计算机断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)。在各方面，通过导管710内的纵向对准的工作通道部署一个或多个工具712以执行缝合手术和任何其他期望的手术。在各方面，机器人臂702、704包括三个关节701和三个臂段705。在其他方面，机器人臂702、704可包括多于或少于三个关节701和三个臂段705。
图8是绘示用于控制图7的机器人外科手术系统700的机器人控制系统800的框图。机器人控制系统800包括控制系统810，该控制系统控制机器人外科手术系统700。例如，控制系统810可以执行图10的方法1000。控制系统810可以与显示器822、用户控制器825、内窥镜相机826和吹气系统828介接。控制系统810可以直接地或例如通过无线通信间接地联接到机器人外科手术系统700。控制系统810包括处理器812、联接到处理器812的存储器814、联接到处理器812的随机存取存储器(RAM)816以及联接到处理器812的通信接口818。处理器812可包括一个或多个硬件处理器。计算机系统810可以是固定的计算装置(诸如个人计算机)，或便携式计算装置(诸如平板计算机)。可替代地，控制系统810可以结合到机器人臂基部706、708中的一个机器人臂基部中。控制系统810还可与用户控制器825介接，该用户控制器可由外科医生使用以控制机器人臂系统824来执行缝合手术。
本领域技术人员应当理解，存储器814可以是可由处理器812存取的计算机可读存储介质。即，计算机可读存储介质可包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息的任何方法或技术实施的非暂态、易失性和非易失性、可移除和非可移除的介质。例如，计算机可读存储介质可包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存存储器或其他固态存储器技术、CD-ROM、DVD、蓝光或其他光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储装置，或可用于存储期望信息并且可由处理器812存取的任何其他介质。
存储在存储器814中的应用程序可在由处理器812执行时致使显示器822呈现用户界面(未示出)。该用户界面可以被配置为向用户呈现来自内窥镜相机826的内窥镜图像。根据本公开，用户界面还可被配置为尤其通过在所显示的荧光检查3D重建或任何其他荧光检查图像数据中识别和标记目标来指导用户选择目标。
通信接口818可以被配置为连接到网络，诸如由有线网络和/或无线网络组成的局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线移动网络、蓝牙网络和/或互联网。通信接口818可用于连接在控制系统810与内窥镜相机826之间。通信接口818还可以用于接收来自存储器814的图像数据和缝合路径规划数据。控制系统810还可包括输入装置(未示出)，该输入装置可以是用户可以与控制系统810进行交互的任何装置，诸如鼠标、键盘、脚踏板、触摸屏和/或语音界面。控制系统810还可包括输出模块(未示出)，该输出模块可包括任何连接端口或总线，诸如并行端口、串行端口、通用串行总线(USB)或本领域技术人员已知的任何其他类似的连接端口。
图9是具有设置在其中的各种工具的图7的导管710的远侧部分的透视图。导管710包括工作通道905，缝合针驱动器工具910、抓取工具920和内窥镜930可设置在该工作通道中。缝合针驱动器工具910包括钳口构件912、914，该钳口构件可由图7的机器人端部执行器718控制以在钳口构件912、914之间来回转移缝合针915。抓取工具920包括钳口构件922、924，该钳口构件可与缝合针915一起使用以执行缝合手术，例如，以在已经放置了缝合线之后打结。内窥镜930包括相机932，该相机可用于捕获手术部位的视频图像。内窥镜930可以是单眼内窥镜、立体内窥镜、3D内窥镜或用于捕获待缝合的缺损和周围组织的清晰视频图像的任何其他合适的内窥镜相机。所捕获的视频图像中的一个视频图像或多个视频图像可以与其他信息融合以引导外科医生和/或机器人外科手术系统操作驱动器工具910和抓取工具920来执行缝合手术。可以将计划的针轨迹、缝合针进入点和/或要回避的关键结构覆盖在所捕获的视频图像上。
图10是绘示执行机器人缝合手术的另一种方法的流程图。在框1002处，接收缝合针路径和关键结构信息。该关键结构信息可包括三维术前图像或从三维术前图像得到。缝合针路径可在路径规划应用程序中生成，其中外科医生可在二维图像或三维图像上标记进入点和退出点，该二维图像或三维图像示出在合适的用户界面中呈现给外科医生的待缝合的缺损。可替代地，该用户界面可允许用户选择缝合线间距或间隔以及缝合线的长度。在框1004处，从内窥镜成像装置接收缺损和周围组织的图像。在各方面，相机传感器可设置在驱动器工具或抓取工具上。在框1006处，将缝合针路径和关键结构信息覆盖在所接收的图像上。缝合针路径或轨迹可包括针进入标记或针退出标记中的至少一者。
在各方面，可从计划用户界面接收缝合针路径，该计划用户界面可显示缺损的图像或表示并允许外科医生在缺损的图像或表示上绘制和/或标记缝合针路径。在一些方面，可自动生成缝合针路径的至少一部分。自动生成缝合针路径可包括基于缺损的成像(例如，从内窥镜相机接收的图像)确定待缝合的缺损的尺寸；接收缝合图案的参数；以及基于所确定的缺损的尺寸和所接收的参数生成缝合针路径。缝合图案的参数可包括缝合环之间的距离。
关键结构信息可包括在待缝合的缺损附近或旁边的关键结构的图形表示。所接收的图像可以显示在用户界面中。例如，可以显示血管的表示和器官的表示。可以通过以下方式显示关键结构的图形表示：使得管状解剖结构(例如，上或下胃肠(GI)道)中的缺损、进入标记、缝合针路径和缝合针的表示对于外科医生或其他临床医生是可见的。例如，可显示关键结构的图形表示，使得它们是半透明的或重影的。在一些方面，如果到关键结构的距离小于预定距离，则控制系统可进入新手模式，其防止机器人臂的进一步移动。并且该系统可以提供手动超驰新手模式的方式，诸如致动物理按钮或开关。
在框1008处，确定缝合针的当前位置和取向。缝合针的当前位置和取向可基于电磁(EM)场来确定，该电磁场由结合到缝合针或驱动器工具中或设置在缝合针或驱动器工具上的至少一个EM传感器感测。如果至少一个EM传感器结合到驱动器工具中或设置在驱动器工具上，则缝合针的位置和取向可以通过以下操作来确定：控制驱动器工具以相对于驱动器工具将缝合针保持在预定位置和预定取向；以及基于来自EM传感器的位置和取向信息以及驱动器工具与缝合针之间的预定几何关系来计算缝合针的位置和取向。可替代地，还可以基于3D内窥镜图像或超声图像来确定缝合针的当前位置和取向。可以采用诸如图像辨识算法的AI算法来确定缝合针的当前位置和取向。AI算法可包括基于先前和当前的3D内窥镜图像或超声图像来预测缝合针的未来位置和取向的预测算法。未来位置和取向信息可用于确定和显示缝合针在穿过组织之后将在何处退出组织。
在框1009处，方法1000确定缝合针是否在组织附近。如果确定缝合针不在组织附近，则重复框1004至框1008。如果确定缝合针在组织附近，则在框1010处基于缝合针的当前位置和取向来预测缝合针将退出组织的位置。在框1012处，基于缝合针的当前位置和取向，将展示缝合针将在何处退出组织的退出标记的预测位置覆盖在所接收的内窥镜图像上。
在框1014处，基于覆盖在所接收的图像上的缝合针路径以及缝合针的当前位置和取向来控制至少一个机器人臂操作缝合针驱动器工具以驱动缝合针。在各方面，该至少一个机器人臂可包括联接到缝合针驱动器工具的机器人端部执行器。
在框1015处，方法1000确定是否检测到缝合针滑动。可通过检测缝合针相对于缝合针驱动器工具或当前保持缝合针的缝合针驱动器工具的钳口构件的移动来检测缝合针滑动。在各方面，可检测或预测缝合针滑动并且然后使用组织张力数据进行补偿，该组织张力数据可从成像、机器学习、膨胀组织以测量张力的测压气囊、压力传感器和/或应变计获得。压力传感器或应变仪可包括结合到探头或导管中或设置在探头或导管上的单个传感器，或围绕探头或导管沿周向布置的传感器阵列。压力传感器还可以用于确定缝合线压力。在其他方面，可使用光学传感器或力传感器来检测缝合针滑动。
在各方面，针驱动器工具可包括超声换能器。指令在由处理器执行时可致使处理器基于从超声换能器输出的数据来显示缝合针相对于组织的位置。针驱动器工具可包括超声换能器。指令在由处理器执行时可致使处理器基于从超声换能器输出的数据来确定缝合针与在该缝合针附近的关键结构之间的距离，并且基于从超声换能器输出的数据在显示器上显示指示缝合针与在该缝合针附近的关键结构之间的距离的消息。
针驱动器工具可包括传感器，该传感器被配置为当拉动缝合线时感测缝合线上的拉动阻力。指令在由处理器执行时可致使处理器确定拉力大于阈值，并且响应于确定拉力大于阈值而减小拉力。针驱动器工具可包括传感器，该传感器被配置为当用缝合线打结时感测该缝合线上的拉力。指令在由处理器执行时可致使处理器基于感测到的拉力来控制针驱动器工具和抓取工具以预定拉力来打结。
应当理解，可将本文所公开的各个方面以与说明书和附图中具体给出的组合不同的组合进行组合。还应该理解，取决于示例，本文描述的任何过程或方法的某些动作或事件可以不同的顺序执行，可以完全添加、合并或省略(例如，执行该技术可能不需要所有描述的动作或事件)。另外，尽管为清楚起见，本公开的某些方面被描述为由单个模块或单元执行，应当理解，本公开的技术可以通过与例如医疗装置相关联的单元或模块的组合来执行。
在一个或多个示例中，描述的技术可在硬件、软件、固件或它们的任何组合中实现。如果在软件中实现，则功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上并由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包括非暂态计算机可读介质，其对应于有形介质，诸如数据存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存存储器，或可用于存储指令或数据结构形式的期望程序代码并且可由计算机访问的任何其他介质)。
指令可由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等同的集成或离散逻辑电路系统。因此，如本文所用的术语“处理器”可指前述结构或适于实现所描述的技术的任何其他物理结构中的任一种。另外，本技术可在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。

Claims (20)

1.一种腔内机器人系统，所述腔内机器人系统包括：
至少一个机器人臂；
内窥镜工具，所述内窥镜工具可移除地联接到所述至少一个机器人臂，所述内窥镜工具包括联接到所述内窥镜工具的远侧端部部分的成像装置；
针驱动器工具，所述针驱动器工具可移除地联接到所述至少一个机器人臂；
抓取工具，所述抓取工具可移除地联接到所述至少一个机器人臂；
处理器；和
存储器，在所述存储器上存储有指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器进行以下操作：
从所述成像装置接收图像；
将缝合针路径覆盖在所接收的图像上；以及
基于覆盖在所接收的图像上的所述缝合针路径来控制所述至少一个机器人臂操作所述针驱动器工具来驱动缝合针。
2.根据权利要求1所述的腔内机器人系统，所述腔内机器人系统进一步包括联接到所述抓取工具的力传感器，
其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器进行以下操作：
基于从所述力传感器输出的力测量数据来确定由所述抓取工具施加到组织的力；以及
响应于确定施加到组织的所述力大于预定力而生成警报。
3.根据权利要求2所述的腔内机器人系统，其中所述力传感器包括分布成阵列的力传感器。
4.根据权利要求2所述的腔内机器人系统，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器进行以下操作：
基于利用基于机器学习的算法处理从所述力传感器输出的力测量数据来确定组织类型；
接收抓取工具类型信息；以及
基于所述组织类型和所述抓取工具类型信息来确定所述预定力。
5.根据权利要求1所述的腔内机器人系统，所述腔内机器人系统进一步包括联接到所述抓取工具的力传感器，
其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器进行以下操作：
确定组织类型；
获取抓取工具类型；以及
基于所述组织类型和所述抓取工具类型来设定所述抓取工具施加的最大力。
6.根据权利要求1所述的腔内机器人系统，其中所述缝合针路径包括针进入标记或针退出标记中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的腔内机器人系统，所述腔内机器人系统进一步包括：
电磁(EM)场生成器，所述电磁场生成器被配置为生成电磁场；和
至少一个电磁传感器，所述至少一个电磁传感器联接到缝合针，
其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器基于由所述至少一个电磁传感器感测到的所述电磁场来跟踪所述缝合针的位置。
8.根据权利要求1所述的腔内机器人系统，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器进行以下操作：
检测缝合针的滑动；以及
响应于检测到所述缝合针的滑动，控制所述至少一个机器人臂操作所述内窥镜工具和/或所述针驱动器工具以考虑所检测到的滑动。
9.根据权利要求8所述的腔内机器人系统，其中检测滑动包括检测所述缝合针相对于所述针驱动器工具的移动。
10.根据权利要求8所述的腔内机器人系统，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器进行以下操作：
基于所检测到的滑动来调整所述缝合针路径；以及
将所调整过的缝合针路径覆盖在所接收的图像上，
其中控制所述至少一个机器人臂包括基于覆盖在所接收的图像上的所调整过的缝合针路径来控制所述至少一个机器人臂操作所述内窥镜工具和所述针驱动器工具。
11.根据权利要求8所述的腔内机器人系统，所述腔内机器人系统进一步包括用户控制器，
其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器响应于检测到所述缝合针的滑动而向所述用户控制器提供触觉反馈。
12.根据权利要求8所述的腔内机器人系统，所述腔内机器人系统进一步包括用户控制器，
其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器响应于检测到所述缝合针的滑动而在所述用户控制器中生成振动。
13.根据权利要求8所述的腔内机器人系统，所述腔内机器人系统进一步包括压力传感器，
其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器进行以下操作：
基于从所述压力传感器输出的测量数据生成组织张力数据；以及
基于所述组织张力数据预测针滑动。
14.根据权利要求1所述的腔内机器人系统，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器进行以下操作：
确定所述缝合针的当前位置和取向；
确定所述缝合针在组织附近；以及
响应于确定所述缝合针在组织附近，基于所述缝合针的所述当前位置和取向将展示所述缝合针将在何处退出组织的标记覆盖在所接收的图像上。
15.根据权利要求14所述的腔内机器人系统，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器将展示所述缝合针将退出组织的计划位置的标记覆盖在所接收的图像上。
16.根据权利要求14所述的腔内机器人系统，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器在所接收的图像上将关键结构显示到缝合位置的一侧或后方。
17.根据权利要求14所述的腔内机器人系统，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器显示所述缝合针的进入位置、取向或深度中的至少一者以避免接近关键结构。
18.根据权利要求14所述的腔内机器人系统，其中所述指令在由所述处理器执行时进一步致使所述处理器进行以下操作：
确定对所述缝合针的移动的组织阻力的量；以及
显示所述组织阻力的所述量。
19.一种腔内机器人系统，所述腔内机器人系统包括：
内窥镜工具，所述内窥镜工具包括联接到所述内窥镜工具的远侧端部部分的成像装置；
针驱动器工具；
处理器；和
存储器，在所述存储器上存储有指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器进行以下操作：
从所述成像装置接收图像；
将缝合针路径覆盖在所接收的图像上；以及
基于覆盖在所接收的图像上的所述缝合针路径来控制所述针驱动器工具驱动缝合针。
20.一种方法，所述方法包括：
从设置在内窥镜工具上的相机接收图像；
将缝合针路径覆盖在所接收的图像上；以及
基于覆盖在所接收的图像上的缝合针路径来控制机器人操作驱动器工具驱动缝合针；
检测所述缝合针的滑动；
基于所检测到的滑动来调整所述缝合针路径；
将所调整过的缝合针路径覆盖在所接收的图像上；以及
基于覆盖在所接收的图像上的所调整过的缝合针路径来控制所述机器人操作所述驱动器工具。
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